水电站工程水力机械应用分析

水电站工程水力机械应用分析

张玉凡

四川久隆水电开发有限公司 四川省 雅安市 625400

摘要：随着环保问题的日益严重，可再生的、无污染的的新能源正日益成为人们关注的焦点。提高水的利用率，为我国机械产业的可持续发展提供了新的思路。水电站是水电站的一个主要组成部分。在能源的开发和使用中，机械起着非常关键的作用，而水力机械的发展又不能离开水电站，而水电站又承担着借用水力发电的基本环节，所以，工程水力机械的应用就变得非常重要。

关键字：水电站；水力机械；应用；分析

引言：在我国的经济建设和发展过程中，水电站占有举足轻重的地位。水电站在供水、供电和农田灌溉等许多领域都起着举足轻重的作用。水力机械在水电站建设中的应用，既是科学技术发展的需要，又是水电站能够获得可持续发展的一个重要保证。水力机械的普及和使用，既要有庞大的经费支持，又要有相关的政策保证。但是，由于受到多种因素的制约，使其在应用上还面临许多问题，迫切需要解决。

一、水力机械应用于水电站的重要性

随着国家经济的迅速发展，人们的精神和物质得到了极大的改善，人们对用电的需求量与日俱增，对用电的品质也提出了更高的要求。在原有的传统水电站以人工操作为主，对于新的水电站，应该按照综合自动化的需要来进行规划和实施，从而逐渐地减少人工值班，并最后实现无人值班（或少人值班）。多数水电站位于偏远的深山老林，工作人员居住条件一直比较恶劣。在我国“厂网分离、招标发电”的背景下，我国的水电站若仍依赖于传统手工作业和现场调度，不能适应当前的市场竞争需求。这会影响到电力供应。因此，电力系统的变革也推动着向一体化的方向迈进。值得庆幸的是，最近几年，伴随着国家电力科技的持续发展，以及计算机监测能力的持续提升，很多新的水电站都已经开始了以计算机监测系统为主导的高性能的综合自动化系统的设计，一些较老的水电站为了达到综合自动化的目标，也逐步对其进行了改造，而且都取得了很好的效果。

二、项目概况

某水库是一座集供水、发电和灌溉于一体的大型水利枢纽。本工程已进行二期建设，数据如下图一。以第一阶段项目为例，项目总装机规模为2个10百万瓦，多年平均发电能力为5164万度。第二阶段的水电项目为3个10兆瓦，多年平均每年发电8222万度。采用的水轮机是HLA208-LJ-I80,水头的设计为四十五m,流速的设计为二十五.³/s,发电机类型为SF1020/3250,而有关的控制则采用了微机控制。

（图一）

三、水力机械在水电站建设中的应用

（一）高压供气应及油压设备

该厂压力气体由原来的6Mpa降为4Mpa，将对应的油压装置的压力级别提升至4.0兆帕，不仅减少了调速器的占地面积，同时为主厂房预留了更多的布局空间，而且取消了一些监测系统和相关的附属性设计，降低了工程费用。针对油压系统中的气体储存箱采取了自行补充气体的方式，在实现自动化操作时，需要依靠相应的自动补充气体的设备以及油压储存箱中的自检系统来实现。该装置所采用的有关元器件均是使用了新型元器件,它的主要部件具体包括:二个经常保持在闭合状态下的二位二通电磁阀、一个单向阀和管线、以及三个自动阀门等。它本身还设有压缩空气滤清器,能够一边进行自动补气,一边进行自动补气,在上述要求全部满足的状况下，还可以将压力油罐内包含的废气排出。

1.高压供气系统的设计模型及其优点

对于高压供气系统来说，它的功能是给调速器内的油压设备进行补气或者充气。对于小水电站来说，其调节机构的油压系统，其工作压力一般为2.5Mpa。因此，对于配有高压空气供应的小水电站，应选用一次加压供应模式。如果水电站采用将高压器与油压装置结合成一个整体的布置方式，由于调速器所占用的空间比较大，不仅会增加主厂房内有关机械设备的实际安装难度，而且由于将继电器设置在水轮机基层的机墩内，再使用油压操作，会增加相应的控制系统的复杂性，在某种程度上会增加今后的运行与维修的难度。因此，在高压供应系统中，宜采用二次压力供应模式。在实际的高压空气供应系统中，必须使用二次压力供应模式，从6Mpa降为4Mpa。将相应油压设备的总油压从2.5Mpa增至4Mpa能有效降低调速器的占用体积，降低了施工费用,并省去了较繁琐的控制系统和漏油箱设计,为厂房的设施的布局提供了便利,同时降低了压缩后空气中的含水量,从某种程度上改善了供气。由于受力元件及压力阀门腐蚀较轻，因而有利于调节装置得平稳、安全运行，也便于以后的运行及检修。

（二）供排水系统

过去所使用的排水系统，是将厂房漏水和设备检修的排水系统合二为一的。在进行了一些改造后，对设备的检修、厂房的漏水分别进行了处理。机组的检修排水系统，其主要功能是在检修期间，将锥管内储存的积水排放出去。在尾部的检修和维护平台上，各有一口独立的检修集水区。在收集井中，先将已有的雨水从通道中排出，然后再通过潜水泵排放到尾水中。当对机组进行排水检查维护时，使用抱箍或铁丝将排水管的一面和潜水泵的出口进行固定，然后将排水管的另一面放在尾水渠中，将水泵放入集水井就可以进行相关工作。从这一点就可以看出，这套系统并不是什么复杂的附件。从而使本装置在使用上更加简便，运行更加平稳，更加安全。在完成检修排水工作后，将泵从集水井中移出，并进行对应的清理，为后续的使用奠定基础。

（三）水力监控体系

为了保证水力发水电站的安全、经济，在水力发水电站内安装了一套完整性的测量设备和单元分段测量设备。其中包括：上下水位均采用指示式水位发送装置；利用WT2000DP型差压力传感器对水电站总的水头进行了测量；制冷系统使用WX系列的温度讯号；拦污栅前后压力差是由WT2000DP压差传感器控制的；集水井，生活水槽，循环水槽均装有水压传感器。上述的水位传感器和压力传感器都是由水位和水头监测仪进行显示和报警。水轮机组的工作水头由压力计来表示，水轮机组的工作水头由WT2000GP压力传送器来表示；利用WT2000DP微分压力传感器对蜗壳进行测量，并由流量计进行实时显示；通过压力表来指示主轴的密封压力和转轮与导向叶片之间的压力。

（四）新的自动监控组件

1.超声波水位监测器

使用的仪器一般为HW-1000C型超声水位监控仪器。它主要是依靠在空气中的超声波来实现的，使用了超声脉横波，在传感器探针和水面之间，通过来回地实际传播速度与特定的间隔时间，来实现对水面到探头的距离的检测。

结论：综上所述，在保证水电站安全稳定运转的前提下，水力机械装备是否能够正常运转，是否能够得到及时的维护，将直接关系到水电站的安全稳定生产。水电机械的应用是保证水电站安全生产的关键。随着我国水力机械技术的发展与完善，其在水利建设中的作用越来越大。在水电站机械设备进行优化的时候，工作人员应该充分认识对水电发电效率和发电过程安全产生的影响，减少水电站的运营费用，为装备的维护提供便利，从而推动我国水电事业的发展。

参考文献：

[1]阿得荣.提高电站水力机械管路安装质量和效率的有效措施[J].水电站机电技术,2022,45(02):110-112.

[2]罗先武.面向未来的大型水力机械关键技术研究[J].水电与抽水蓄能,2021,7(02):2-3.

[3]谢豫.水电站工程水力机械设计与优化分析[J].建材与装饰,2018,No.534(25):288-289.